Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Теория корабля

Диссертационная работа:

Роговой Юрий Алексеевич. Исследование влияния шероховатости наружной поверхности подводных объектов на их гидродинамические характеристики : Дис. ... канд. техн. наук : 05.08.01 СПб., 2005 136 с. РГБ ОД, 61:06-5/1087

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1 ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

2 ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 5

3 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ТРЕНИЯ 9

ЗЛО методах расчёта турбулентного пограничного слоя на шероховатой поверхности 9

3.20ПРЕДЕЛЕНИЕ турбулентной кинематической вязкости на основе теории подобия и размерностей 16

З.ЗТеоретическая оценка влияния продольной ребристости поверхности на её сопротивление при турбулентном режиме обтекания 19

3.4Профиль скорости на шероховатой поверхности в пристеночной области 25

3.5Определение функции шероховатости по профилям скорости в пристеночной области 30

3.6РАСЧЁТ функции шероховатости на основе упрощённых предположений 34

3.7Шероховатость поверхности подводного объекта 39

3.80писание образцов резинового покрытия 43

3.9приближённый метод определения функции шероховатости для поверхности, имеющей углубления 48

3.10 Определение функции шероховатости для поверхности, имеющей выпуклые швы 53

3.11 Дополнительное сопротивление ПА, связанное с наличием глухих НИШ, образующихся в резиновом покрытии при потере его ОТДЕЛЬНЫХ листов 57

3.12 Дополнительное сопротивление, связанное с обтеканием решёток балластных цистерн ПА 61

3.13 Влияние волнистости поверхности резинового покрытия ПА на его сопротивление 62

4 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ЕГО КОНТУРУ 67

4.1 Влияние несимметричной шероховатости крыльев на их гидродинамические характеристики 67

4.2ВЛИЯНИЕ несимметричной шероховатости подводного аппарата на его гидродинамические характеристики 70

5 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КОРПУСА НА ПОЛЕ СКОРОСТЕЙ В ДИСКЕ ГРЕБНОГО ВИНТА. 72

6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В РАБОТЕ 75

7 ЛИТЕРАТУРА 76

8 ТАБЛИЦЫ, ГРАФИКИ, РИСУНКИ 81 

Введение к работе:

Постановка задачи.

Поверхности всех реальных судостроительных конструкций, обтекаемых потоком жидкости, имеют вполне определённую шероховатость. Размеры элементов шероховатости, особенности их формы и взаимного расположения существенно влияют на течение в пристеночной области, а следовательно и на суммарные гидродинамические характеристики обтекаемых тел. Поэтому, начиная с известной работы Фруда [46], многие исследователи изучали влияние шероховатости поверхности при внешнем обтекании различных тел (влияние шероховатости стенки на пограничный слой) и при течении жидкости в трубах. Из иностранных учёных следует упомянуть Г. Кемпфа [53], Г. Шлихтинга [40], Л. Прандтля [61], Н. Никурадзе [60], К. Вигхардта [71], С. Хорнера [47]. В нашей стране обстоятельные работы по взаимодействию шероховатой поверхности с потоком жидкости выполнили Н.Г. Ханович [37], Л.Г. Лойцянский [23], К.К. Федяевский [35, 36], В.Ф. Дробленков [10], А.Д. Альтшуль [1], В.Б. Амфилохиев [2, 3], Ф.М. Кацман [16], Л.Б. Амфилохиев [4], А.П. Зегжда [13], Ф.А. Шевелёв [39], М.Д. Миллионщиков [24, 25]. Особо необходимо отметить монографию В.Н. Михайлова и Г.Н. Ткачука [26], в которой наряду с собственными работами авторов обобщены все основные исследования по шероховатости, выполненные до семидесятых годов прошедшего столетия. В восьмидесятых годах фундаментальные исследования по влиянию шероховатости на сопротивление крупнотоннажных судов в ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова были проведены B.C. Шлаковым, В.М. Штумпфом, Г.И. Каневским, М.П. Лобачёвым. Ими была разработана методика экспериментального определения функции шероховатости для реальных судовых покрытий гражданских крупнотоннажных судов [41], позволяющая оценить сопротивление трения последних для натурных чисел Рейнольдса. Применение искусственной шероховатости поверхности моделей наряду с добавлением высокомолекулярных добавок в водную среду, где движется модель, осуществлялось в исследованиях О.П. Орлова [29], посвященных важнейшей практической задаче — созданию при модельном эксперименте условий обтекания близких к обтеканию натурных кораблей и судов, а также рассматривалось в работе Г.В. Андерсона, В.М. Котловича, В.Д. Комракова, В.А. Крупина.

Обстоятельный обзор работ по влиянию шероховатости на турбулентные пограничные слои опубликован Б.А. Кадером и A.M. Ягломом [14].

Наряду с отрицательным влиянием шероховатости на сопротивление хорошообтекаемых тел, в случае обтекания тел с отрывом потока (шар, поперечное обтекание кругового цилиндра) в определённом диапазоне чисел Рейнольдса наличие шероховатости на поверхности может приводить к снижению сопротивления ( известный опыт Прандтля с кольцом на шаре ), что связано с влиянием шероховатости на переход ламинарной формы течения в пограничном слое к турбулентному состоянию. Указанное обстоятельство широко используется при моделировании, когда с помощью искусственных турбулизаторов создают нужный режим течения в пристеночной области [7]. Сходственные явления были использованы А.И. Короткиным, Г.В. Перегудовым, В.А. Тюшкевичем [33] при разработке метода моделирования обтекания тел вращения при больших углах атаки. Этот же метод моделирования был использован М.П. Лебедевой и Е.П. Николаевым [58, 59] при испытаниях надводных моделей в циркуляционном бассейне.

В последние годы появился ряд новых проблем, связанных с шероховатостью обтекаемой поверхности. В частности выявилась возможность снижения гидродинамического сопротивления с помощью продольных рёбер, расположенных на обтекаемой поверхности [18, 34, 70]. Кроме того, появились самополирующиеся покрытия, заметно снижающие сопротивление поверхности корпуса судна по сравнению с обычными противообрастающими красками.

В других областях гидродинамики судна также появились две новые задачи, связанные с шероховатостью поверхности, в частности с несимметричным обрастанием в процессе эксплуатации корпуса и выступающих частей подводного аппарата. Одна из них проявилась в нарушении балансировочных режимов движения на прямом курсе, когда для удержания постоянной глубины погружения аппарата приходилось перекладывать горизонтальные рули на угол порядка 10 градусов. Вторая проблема связана с искажением поля продольных скоростей в диске гребного винта при несимметричном обрастании корпуса, или при несимметричном нарушении целостности специальных покрытий (несимметричный отрыв листов покрытия). Искажение поля скоростей в диске гребного винта, как правило, ведёт к ухудшению условий его работы и к увеличению переменных сил, возникающих на винте.

Следует отметить, что с началом XXI века вопрос определения сопротивления для произвольных шероховатых поверхностей продолжает оставаться актуальной областью гидромеханики судна, о чём свидетельствуют новые публикации на данную тему [5, 8, 15, 21, 22, 27, 28, 30-32, 42-44,49, 50, 52, 54, 56, 63, 70].

Целью настоящей диссертационной работы является дополнение существующих знаний о влиянии шероховатости обтекаемой поверхности различных объектов на их гидродинамические характеристики путём решения следующих новых задач:

- применение методики определения функции шероховатости, разработанной B.C. Шлаковым, В.М. Штумпфом, Г.И. Каневским,М.П. Лобачёвым, к подводным объектам с учётом специфики их общей и местной шероховатости;

- создание расчётного метода нахождения функции шероховатости для поверхностей с регулярной шероховатостью различного вида;

- уточнение методики определения сопротивления трения подводных объектов с учётом особенностей общей и местной шероховатости их поверхности, а также фактора обрастания;

- исследование влияния несимметрии в распределении шероховатости по поверхности крыльев и тел вращения на их гидродинамические характеристики;

- экспериментальное изучение влияния шероховатости поверхности подводных объектов на поле средних скоростей в диске гребного винта.

В проведении экспериментальных исследований, результаты которых изложены в диссертации, принимали участие,, наряду с автором, сотрудники 21 лаборатории ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, фамилии которых указаны в соответствующих разделах работы.

Диссертация состоит из трёх глав, заключения, списка литературы и приложения. В первой главе (раздел 3) рассмотрены вопросы, относящиеся к влиянию шероховатости на сопротивление кораблей и судов. В этой главе изложены следующие новые результаты:

- предложен упрощённый метод расчёта функции шероховатости для поверхности с регулярными элементами шероховатости;

- разработан метод определения функции шероховатости на базе минимального количества экспериментальных замеров;

- исследовано влияние обрастания поверхности на величину функции шероховатости для различных морских акваторий;

- выполнена теоретическая оценка влияния продольной ребристости поверхности на её сопротивление при турбулентном режиме обтекания;

- разработана методика расчётного определения, сопротивления подводного объекта при реальном состоянии его поверхности.

Вторая глава (раздел 4) посвящена новому вопросу - исследованию влияния шероховатости на суммарные гидродинамические усилия, действующие на тела при их движении в жидкости. Впервые представлены результаты опытов по определению коэффициентов подъёмной силы крыльев при различном характере распределения шероховатости по их поверхности. Новыми являются также данные по гидродинамическим характеристикам подводных объектов при симметричном и несимметричном характере распределения шероховатости по корпусу, органам стабилизации и управления.

Третья глава (раздел 5) содержит материалы, позволяющие оценить воздействие шероховатости поверхности корпуса и выступающих частей подводного объекта на поле продольных скоростей в диске гребного винта. Результаты опытов, проведённых в аэродинамической трубе, показали существенное влияние закона распределения шероховатости на поле скоростей, что указывает на необходимость учёта этого фактора при определении изменения акустической заметности подводного объекта в процессе эксплуатации, когда состояние поверхности изменяется. Указанные материалы получены впервые.

Литература содержит 71 наименований, среди которых представлено 3 работы автора по теме диссертации. В приложении помещено 5 таблиц и 51 рисунок.

Подобные работы
Нгуен Мань Хунг
Исследование гидродинамических характеристик пульсирующего эллипсоида вращения при продольном движении в безграничной жидкости
Косыгин Андрей Александрович
Определение геометрических параметров поверхности удаленного лоцируемого объекта по совокупности характеристик поля рассеяннорго лазерного излучения
Белов Алексей Анатольевич
Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик наклонных термосифонов для охлаждения объектов ядерной энергетики
Суровцева Ольга Федоровна
Исследование характеристик передачи и взаимного влияния симметричных кабелей структурированных кабельных систем
Осацкий Сергей Анатольевич
Исследование влияния испарительного конденсатора на теплоэнергетические характеристики бытового холодильного прибора компрессионного типа
Раскулов Радик Фаридович
Анализ условий работы измерительных трансформаторов и исследование влияний воздействующих факторов на точностные характеристики трансформаторов в энергосистемах
Раскулов Радик Фаридович
Анализ условий работы измерительных трансформаторов и исследование влияний воздействующих факторов на точностные характеристики трансформаторов в энергосистемах
Донкеев Сергей Сергеевич
Исследование влияния входных фильтров на динамические характеристики импульсных источников электропитания
Королёв Алексей Михайлович
Исследование влияния технологических и конструктивных факторов на характеристики элементов отображения матричных газоразрядных индикаторов
Атанов Михаил Федорович
Исследование динамических характеристик раскройных прессов с учетом влияния стабилизированных ПВХ плит

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net